| Project/Area Number |
19K04528
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21060:Electron device and electronic equipment-related
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| Research Institution | University of Fukui |
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Principal Investigator |
Asubar Joel 福井大学, 学術研究院工学系部門, 准教授 (10574220)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
葛原 正明 関西学院大学, 理工学部, 教授 (20377469)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | Gallium nitride / normally-off operation / power device / semiconductor / AlGaN/GaN HEMT / MIS / Insulated Gate / Normally-off / Hi-K dielectric / AlGaN / GaN / HEMT / 窒化ガリウム / 再成長 / ドライエッチング / ノーマリーオフ / エンハンスメントモード / リセスゲート / MIS-HEMT / Insulated-Gate |
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| Outline of Research at the Start |
本研究ではデバイス構造と独自のプロセス技術を組み合わせて、未だに実現されていない非常に安定したノーマリーオフ型窒化ガリウム(GaN)系高電子移動度トランジスタ(HEMT)の実現を目指す。ドライエッチングと後処理プロセスの組み合わせにより、ダメージフリーなドライエッチング技術を確立し、その表面上に高品質AlGaN障壁層の再成長、及びゲート絶縁膜を堆積し、熱処理を行うことで高効率電力スイッチング用途に適した、高い正の閾値電圧を持つ高安定なGaN系HEMTの実現を目指す。
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| Outline of Final Research Achievements |
Using dry etching recipe and AlGaN regrowth technology originally developed by our group, we have achieved high performance normally-off operation in our GaN-based metal-insulator-semiconductor high-electron-mobility transistors (MIS-HEMTs).It was also found that the developed process is applicable not only to conventional Al2O3 insulator/AlGaN interfaces but also can be extended to Al(Ga)N/hi-K insulator systems. Furthermore, the fabricated insulator/regrown-AlGaN/GaN MIS capacitors revealed relatively low interface state density, leading to low hysteresis and highly stable operation. We have therefore succeeded in realizing low hysteresis, high performance normally-off GaN-based MIS-HEMTs using AlGaN layer regrown by metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD).
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
AlGaN / GaN HEMTは、負のしきい値電圧を持つノーマリーオンデバイスである。これは、ゲート制御電圧が印加されていない場合でも、電流が流れてしまうことを意味する。回路が故障した際の安全を保証するために、正の高いVTHを持つノーマリーオフデバイスが望まれる。しかし、GaNベースのデバイス構造を使用して、高いVTH、大電流、および高安定性を同時に達成することは困難である。この研究の結果として、高いVTH、高最大ドレイン電流、および低ヒステリシスGaNベースのデバイスを実証した。
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